大坡度条件下HSB架桥机的改装设计与应用--杨立新

1、大坡度条件下 HS900B架桥机的改装设计与应用十五局六公司大西客专铺架工程部杨立新摘要： 针对大坡度900 吨箱梁架设，以大西客专站前标介休跨大运高速公路特大桥为例，在原有架桥机基础上进行了改装设计，并采取其他工程安全措施保证了箱梁架设的速度、安全和质量，为客运专线大坡度900 吨箱梁架设提供了行之有效的经验。关键词： 架桥机 ；改装设计；箱梁架设；大坡度桥1 工程简况大西客专站前标本标段正线桥梁 21 座，其中坡度 20的特大桥 3 座、大桥 7 座、中桥 2 座，全长 4.1 公里，约占占全部桥长的 20%。由于此前国内修建的客专都没有超过 20的坡度，一般运架设备无法架设，并且难以预估

2、施工中带来较多的不确定因素。大西铁路客运专线工程是目前国内开工建设的时速达 350km/h 以上最大坡度超过 20的第一条客运专线，设计时速为350km/h ，由于客运专线标准要求高，施工技术复杂，安全性能要求高。在我国建设 20坡度客运专线还属首次，虽然京津城际、武广客专、郑西客专、京沪高铁等多条客运专线线路运行速度达到了300 km/h 以上，但其坡度较小，基本没有大坡度施工，目前大坡度铁路客运专线工程的建设在国内国外都还没有相应的可借鉴的资料，大坡度桥梁架设也是我国客运专线施工中的一项难题。 HS900B架桥机改造后设备自动化程度高，施工安全可靠，施工效率高，同时拓宽了设备适用范围。2

3、箱梁架设施工方案选择2.1 方案选择目前，大坡度桥梁架设有以下几种方案可以选择。一是定制适应超过纵坡20架设要求的架桥机；二改装现有架桥机。订制新的架桥机，其设计、加工要有专业厂家来完成，使用性能和施工安全性可得到保障。在经济方面，购置一台新设备需要一次性投入巨额费用，同时造成原有运架设备的闲置，经济上浪费。从施工进度方面考虑，由于新运架设备的订货、加工、运输、现场拼装需要一定时间，影响施工进度，致使无法按时完工。改造现有运架设备，应使得架桥机过孔和架设时充分保持水平，需要解决架桥机前后支腿高差过高、架桥机过孔动力不足，有一定的技术难题。但此方案可免去一次性购置新运架设备的巨额投入，改装费用交

4、底、工时少，自主改装方便、快捷，可以立即投入使用，施工安全同样有保障。同时使原有设备得到充分运用，减少了设备折旧费。综合上述分析，最终采用现有架桥机改装方案，根据实际施工环境，对现有架桥机进行改装，并对改装后的架桥机进行受力分析、结构计算，使得各项要求在允许范围之内，满足箱梁架设施工安全要求。2.2运架设备改装设计思想通过对原有架桥机的改装，在不破坏架桥机结构条件下，能适应线路超过20的最大纵坡架梁要求，需要解决架桥机前后支腿高差过大和架桥机过孔动力不足的问题，使架桥机在运行过程中能保持平稳，并争取在满足受力和使用安全的前提下，使得原架桥机的各项技术指标能有所提高。3 改装技术措施为满足纵坡超

5、过 20条件下运架梁作业要求，对现有架桥机进行改装的主要内容包括：架桥机的前支腿调整伸缩节、导梁前支腿改造、架桥机过孔动力改造。3.1前支腿增加伸缩节（a）（b）（c）（d）架桥机前支腿1上横梁； 2固定节立柱；3横向斜撑杆；4连接梁及轮箱；5伸缩节立柱；6螺旋顶； 7纵向斜拉杆；8翻转油缸活动节立柱为前支腿的伸缩节，伸缩行程 3.25m；伸出后与固定节由销轴锁定，作为提梁机的前支点。它还可多伸出或收回 0.3m，以适应架设坡度。活动节立柱下端设螺旋顶，用于前支腿高度微调，其最大旋出长度为130mm。考虑到下坡时前支腿需加高，在螺旋顶和立柱之间加两块增高节，每块 500mm；另外架桥机前支腿与

6、连系梁之间的法兰要加长加高，以满足大坡度架梁高度调整的需要。架桥机前支腿结构计算计算载荷组合为1 PG2 PQ坡道载荷 +横向风力，结构强度安全系数取1.33. 架桥机支腿最大载荷出现在架设32m梁提梁时，并考虑起重天车横移200mm是对支腿形成偏载等因素。11.0吊梁天车起升、制动冲击系数；PG4450kN架桥机自重载荷。2 =1.1起升荷载动载系数；PQ9160kN架桥机额定起升载荷 +吊具重量。1）单侧支腿在门架平面内刚性计算在门架平面内立柱计算长度Lyu1 yu2yL4.8mL y4.8150 (满足 )yi y200.24042）单侧支腿在在支腿平面内刚性计算在支腿平面内立柱计算长度

7、Lxu1xu2xL/13.6mXLX13.656.6150 满足)i X0.2404(3）单侧支腿强度上节立柱强度计算：1N1M y1M x1128.6MPa245MPa (满足 )N2Wy1WX 1下节立柱强度计算：2N2M y 2M x2182.7MPa245MPa (满足 )A2Wy 2WX 24) 单侧支腿稳定性计算56.6 Q345C钢，有0.796 则NM /M / x193.3MPa245MPa (满足 )AWyWx5）前支腿节间连接抗剪强度架桥机前支腿两节立柱之间有60mm销轴连接，联接销轴供给10 跟。考虑销轴受力不均匀性，按6 跟平均受力计算。销轴采用调质40Cr，其许用剪

8、应力为208MPa ， 单根销轴截面面积AR22826mm2销轴为双剪切面，剪应力为：N 23542103208MPa （满足）nA2 6104.4MPa28266）前支腿铰座抗剪强度N1107.3MPa208MPa（满足要求）nA3.2 导梁前支腿导梁前支腿支承于架桥机施工跨的前墩墩顶，其主要功能为：喂梁时，下导梁前支腿利用其螺旋顶机构支承下导梁，作为下导梁的前端支点；过孔时导梁前支腿利用其可升降的托辊支承导梁，为导梁提供滚动支承，并且可利用其横移机构对下导梁的平面位置进行调节，满足曲线架梁需要；同时导梁前支腿可利用其吊挂走行机构吊挂在下导梁上自行纵向移位，满足支腿过孔或者变跨施工时支腿纵向

9、变换工作位置的需要。改造前导梁前支腿1吊挂机构；2托辊及升降机构；3横向滑梁； 4横梁； 5立柱；6立柱垫块； 7锁定机构；8螺旋顶； 9垫梁； 10横移油缸；11支腿联结系但由于导梁前支腿升降机构上下伸缩长度不超过30cm不能满足大坡度箱梁架设时架桥机及其导梁处于水平状态保证架桥机的安全，需改造见下图。改造后导梁前支腿前支腿改造为上、下套管，上套管下部设有 1排2个 85的插销孔，下套管上部设有 4排 2个 85的插销孔利用插销与上套管连接，孔的排距设置为 20cm。上下套管在不同孔位连接，可以实现支腿高度的变化，满足不同坡道架梁的需要，支腿的伸长和缩短由两个支腿油缸实现，末孔架设时导梁直接

10、上桥台或路基。支腿之间通过支腿联结系将支腿与横梁连接成三角形结构，保证结构稳定。前支腿上部两侧设有两吊耳，实现在导梁主梁上安装，完成架桥机专场或过隧道时作业，减少拆装工序节约时间。1）立柱刚性计算：架桥机导梁前支腿立柱计算长度L2400mm ，则L2400150（满足）xix11.7206yL2400 8.2150（满足）i y2922）立柱强度：N5980 10383.6MPa230MPa （满足）Aj2 357763）立柱整体稳定性计算maxx11.7 ，查表得：0.989 ， 则N230MPa （满足）81MPaA3.3 对位支腿动力改造对位支腿主要由支腿横梁、走行轮箱、铰座、支腿油缸等

11、几部分组成，对位支腿作为下导梁纵移和提梁机过孔走行的后支点，为下导梁和提梁机提供纵移驱动力。对位支腿走行轮箱共两组，由铰座与支腿横梁间连接，单踏面轮单铰结构，由电机驱动，铰座共两只，用于安装走行轮箱。对位支腿是导梁及架桥机过孔移位时的动力走行机构。原对位支腿开式传动机构传动比为i01.8 ，为弥补大坡度动力不足现改为i12.2。对位支腿机构计算1) 已知条件G 2650kN (架桥机自重 +对位支腿自重 )V03m / min0.05m / s （架桥机过孔走行速度）纵坡坡度按： i0.03 即最大纵坡 30D500mm -走行轮直径d90mm-轴径f0.3 -滚动摩擦系数u0.015 -车轮

12、轮轴摩擦系数1.5 -附加摩擦阻力系数0.85 -机械传动效率2）运行静阻力摩擦阻力： FmG (2 f ud )2650 (20.3 0.015 90) 1.5 10315503 ND500坡道阻力 ： Fp G i 2650 0.03 10379500N风阻力Fw57300：FjFmFpFw152303N3) 驱动功率PjF j V0152303 0.058.96kW工况系数 K d1.2 ，电机 4 台，单台电机100010000.85功率： PPj2.7kW1.244) 驱动扭矩：Fj D152303500Tj200044795N m20000.85减速机输出扭矩为：TjKdTj 01.2447956108N mni142.2经以上计算电机和减速机的输出功率和扭矩满足现场要求。4 结束语通过对架桥机的前支腿和导梁前支腿的改造，解决了架桥机前后支腿高差过大问题，使架桥机能够平稳工作。并通过对对位支腿传动比的改造和其他控制措施，有效地解决了大坡